在氣體的覆蓋下，遙遠的行星可能有適合液態水的條件
顯示氦氣和氫氣層的圖表，可以讓水在異常遙遠的行星上變成液態
在宇宙的某個地方，可能有岩石世界與它們的宿主恆星的距離可能是地球與太陽的距離的兩倍。遠離它們恆星的溫暖，這些行星應該是相當冷的——它們表面的任何水都應該被凍結。
但行星科學家表示，可能有一類岩石系外行星被厚厚的氫氣和氦氣覆蓋。如果這些層將行星的核心與太空的嚴寒隔離開來，那麼它們的表面可能恰好是容納液態水的合適溫度。而且，如果是這樣的話，這些世界就有可能適合居住。
大約十年前，科學家們提出這樣的世界可能能夠支持生命。他們有時將這些行星稱為“寒冷的超級地球”，因為它們的質量可能比我們的家園大 10 倍。但是研究人員還沒有弄清楚水是否可以在這些系外行星上停留足夠長的時間以使生命進化。
現在，周一發表在《自然天文學》雜誌上的一篇論文中描述的新計算表明，這些世界的地表條件可能已經溫帶了足夠長的時間來維持生命——50 億到 80 億年。相比之下，地球只有大約 45 億年的歷史，而生命在大約 37 億年前出現在這裡。
“生活需要一些時間來進化。因此，這很長一段時間確實很重要，”蒙特利爾大學系外行星研究所天體物理學教授Björn Benneke說，他沒有參與這項新研究。他說，如果超級地球在它們存在的相對較小的部分——例如一百萬年左右——只有液態水存在，那麼這些行星可能在氫氣氛下宜居的假設將是“令人沮喪的”。
新的計算預示着這些寒冷的超級地球的潛在可居住性。它們的存在仍然是理論上的——還沒有被發現——所以這增加了天體物理學家尋找這個系外行星類的動力，因為他們試圖確定我們在宇宙中是否孤獨。
新論文的主要作者、在美國研究系外行星的博士生Marit Mol Lous說：“真正開放的思想很重要，不要期望生命必須處於完全複製地球的條件下。”瑞士蘇黎世大學。“這給了我們一個額外的論據，讓我們牢記這些異國情調的棲息地。”
基於我們唯一的已知可居住世界地球模型，科學家們經常在行星表面對於液態水既不太熱也不太冷的區域尋找也繞其恆星運行的行星。該地區通常被稱為宜居區，或綽號“金髮姑娘區”。相比之下，所謂的冷超級地球位於恆星的宜居帶之外。但與直覺相反，這也可能是使這些外星世界適合居住的部分原因。
在地球上，二氧化碳和甲烷等大氣溫室氣體有助於維持水的“恰到好處”的溫度。如果周圍有足夠的東西，氫也可以充當溫室氣體。
訣竅是使氫氣保持足夠長的時間以使其積聚。它是一種特別輕的元素，所以除非行星足夠大並且有足夠的重力來容納氣體，否則氫將消失在太空中。如果這顆行星靠近它的恆星，輻射可以使這些粒子更快地逃逸。這些寒冷的超級地球和它們的恆星之間的巨大距離可以保護它們的氫氣不被撕裂。
為了弄清楚一個寒冷的超級地球需要什麼才能在很長一段時間內保持恰到好處的氫氦大氣厚度，Mol Lous 開發了各種大小的岩石系外行星的計算機模型。她將它們放置在距模擬宿主恆星多個距離的地方。然後，她模擬了它們如何隨着時間的推移而演變。
Mol Lous 考慮了會影響行星表面溫度的因素，例如逃逸率、其宿主恆星如何隨着時間的推移而變亮或變暗，以及其內部放射性物質散發的熱量。
她發現，長期液態水的最佳位置是，如果以氫氦為主的大氣層的厚度是地球大氣層的 100 到 1000 倍，行星的質量是地球的 1 到 10 倍，並且它至少位於距離它的恆星的距離是地球距離太陽的兩倍。
這樣的距離，雖然讓這些寒冷的超級地球很有趣，但也讓天文學家很難發現它們。科學家們通常用來探測系外行星的技術依賴於從它的恆星前面經過的世界。這樣的凌日使主星的光線略微變暗，天體物理學家用它來計算軌道世界的存在。但是，Benneke 說，當一顆超地球大小的行星在如此遙遠的軌道上運行時，它不太可能在正確的時刻對齊以被當前的技術探測到。
因此，他說，這樣的超級地球是否存在仍然是未知數。“但是……專家們證明的是，這種行星的多樣性，可以存在的行星的整個範圍其實是非常大的。” 如果它們確實存在，那麼關於這樣一個寒冷潮濕的世界是如何形成的還有許多問題。Mol Lous 和她的同事們已經在研究新的模型來探索寒冷的超級地球的形成。
